“瓦森納協(xié)定”限制升級(jí)？28nm以下制程所需12吋大硅片被禁？又一個(gè)烏龍！

9月15日消息，昨日立昂微通過“上證e互動(dòng)”平臺(tái)表示，“用于28納米以下制程的12英寸硅片已納入瓦森納協(xié)定。”那么，國內(nèi)進(jìn)口用于28納米以下制程的12英寸硅片也受影響了嗎？

根據(jù)“上證e互動(dòng)”平臺(tái)顯示，9月14日，有投資者向立昂微提問：“國際前五大硅片生廠商的12英寸用于28納米以下制程的硅片是不對(duì)國內(nèi)出售的，請(qǐng)問是否屬實(shí)？”立昂微回應(yīng)稱，“據(jù)了解，用于28納米以下制程的12英寸硅片已納入瓦森納協(xié)定。”

注：所謂《瓦森納協(xié)定》又稱瓦森納安排機(jī)制，目前共有包括美國、日本、韓國、英國、荷蘭、俄羅斯等42個(gè)成員國。盡管“瓦森納安排”規(guī)定成員國自行決定是否發(fā)放敏感產(chǎn)品和技術(shù)的出口許可證，并在自愿基礎(chǔ)上向“安排”其他成員國通報(bào)有關(guān)信息。但“安排”實(shí)際上完全受美國控制。而中國（大陸）就在“被禁運(yùn)”之列。

在立昂微的回復(fù)發(fā)布之后，很快有媒體以《證實(shí)！對(duì)華28nm以下大硅片出口管制已納入瓦森納協(xié)定》為題報(bào)道稱，立昂微的回應(yīng)側(cè)面證實(shí)了《瓦森納協(xié)定》對(duì)華半導(dǎo)體硅片出口限制已經(jīng)從14nm擴(kuò)大到了28nm（所需的硅片）。

對(duì)此，筆者查閱于2021年12月更新的最新版的《瓦森納協(xié)定》也發(fā)現(xiàn)，在該協(xié)定當(dāng)中確實(shí)存在對(duì)于12英寸（300mm）硅片相關(guān)技術(shù)的限制。

在2021年12月發(fā)布的《瓦森納協(xié)定》當(dāng)中，要求“所需技術(shù)”如果“用于切割、研磨和拋光直徑為300mm的硅片，并在硅片表面上任意26mm x 8mm的區(qū)域面積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)起伏小于或等于20nm的平整度，且邊緣去除小于或等于2mm，將受到限制。

但是，筆者也發(fā)現(xiàn)，在2019年版的《瓦森納協(xié)定》當(dāng)中也同樣存在此條款，且并未有新的變化。

隨后，立昂微董秘辦負(fù)責(zé)人也通過朋友圈表示：“公司（在上證e互動(dòng)平臺(tái)上的回答中）所稱28nm以下是指14nm及以下，并非從14nm擴(kuò)大到28nm。本次回復(fù)為公司對(duì)投資者提問的例行回復(fù)，目前相關(guān)情況與2019年相比并未發(fā)生變化。”

顯然，由于立昂微在問題回復(fù)當(dāng)中回答的不夠精準(zhǔn)，以及該媒體未進(jìn)一步查證，導(dǎo)致了這個(gè)“烏龍”。

12英寸半導(dǎo)體硅片制造有多難？

硅片的生產(chǎn)工藝主要包括：拉晶、切片、研磨、蝕刻、拋光、外延、鍵合、清洗等工藝步驟，才能制造成為半導(dǎo)體硅片。其中，每一個(gè)步驟都有非常高的要求。

比如在拉晶這一步之前，首先需要對(duì)硅進(jìn)行提純，經(jīng)過進(jìn)一步提純變?yōu)榧兌冗_(dá) 99.9999999%至 99.999999999%（9-11 個(gè) 9）的超純多晶硅。然后，在拉晶階段，要將超純多晶硅在石英坩堝中熔化，并摻入硼（B）、磷（P）等元素改變其導(dǎo)電能力，放入籽晶確定晶向，經(jīng)過單晶生長，制成具有特定電性功能的單晶硅錠。在這過程中，需要解決氧含量及徑向均勻性、雜質(zhì)的控制、OISF控制、去COP、定晶向、A-缺陷控制、氧沉淀控制、電阻值定量、摻雜及徑向均勻性等眾多問題。

除了在拉晶環(huán)節(jié)的各項(xiàng)要求之外，在之后的切片、研磨、蝕刻、拋光、外延、鍵合、清洗等過程中，也有著極高的要求。

國產(chǎn)12英寸半導(dǎo)體硅片企業(yè)滬硅產(chǎn)業(yè)旗下的上海新昇CEO邱慈云就曾表示，12英寸大硅片核心技術(shù)史是一個(gè)挑戰(zhàn)極限的過程！比如在晶體需要完美的生長，無原生缺陷，這相當(dāng)于要求420公斤的硅單晶棒都要保持鉆石一般的完美結(jié)構(gòu)，而在自然界當(dāng)中，一克拉（200毫克）的鉆石都并不多見；

在表面潔凈度方面，顆粒尺寸的要求要小于19nm，這只有PM2.5尺寸的1%大??；在平整度方面，要求在幾厘米的尺度上小于10nm的起伏，這相當(dāng)于要求上海到北京的1000公里的距離上，地面起伏小于30cm；在金屬雜質(zhì)方面，要求表面金屬含量低于1×10的七次方個(gè)原子/平方厘米，相當(dāng)于每1千萬個(gè)硅原子中，不能出現(xiàn)1個(gè)金屬原子。

如果說，上面的對(duì)于硅片的制作要求已經(jīng)是在挑戰(zhàn)機(jī)極限，那么如果是先進(jìn)制程所需的12英寸半導(dǎo)體硅片，則更是需要全方位的追求卓越，在拉晶技術(shù)、表明邊緣缺陷、平整度、金屬雜質(zhì)、檢測(cè)表征技術(shù)保障等方面都提出了更高的要求。

國產(chǎn)12英寸半導(dǎo)體硅片已實(shí)現(xiàn)突破

根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)顯示，2020年全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)，主要被日本信越（28.0%）、日本勝高（21.9%）、中國臺(tái)灣環(huán)球晶圓（15.1%）、韓國SK Siltron（11.6%）、德國Siltronic（11.3%）這五大家所占據(jù)。即便是中國大陸最大的半導(dǎo)體硅片廠商——滬硅產(chǎn)業(yè)，在全球市場(chǎng)也只有約2.2%的市場(chǎng)份額，不過這也是滬硅產(chǎn)業(yè)首度上榜。

作為國內(nèi)半導(dǎo)體硅片領(lǐng)軍企業(yè)，滬硅產(chǎn)業(yè)旗下的上海新昇早在2018年正片就通過了客戶認(rèn)證，達(dá)產(chǎn)10萬片/月，同時(shí)無缺陷晶體研制成功；2019年，上海新昇28nm邏輯、3D-NAND存儲(chǔ)正片就已通過長江存儲(chǔ)認(rèn)證，第100萬片產(chǎn)品下線；2021年上海新昇投入了二期30萬片/月的產(chǎn)能建設(shè)，到2021年6月份累計(jì)第300萬片300mm大硅片產(chǎn)品出貨；截至2022年上半年末，300mm大硅片歷史累計(jì)出貨已超過500萬片。

據(jù)了解，目前滬硅產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品覆蓋了外延片（邏輯器件: 14nm以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)全覆蓋并批量供貨；模擬、影像傳感器件：國內(nèi)代工廠目前所需技術(shù)節(jié)點(diǎn)全覆蓋并批量供貨）、拋光片（存儲(chǔ)類產(chǎn)品：19nm以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)全覆蓋并批量供貨，涵蓋DRAM、NAND、NOR等）及SOI硅片。

從客戶來看，滬硅產(chǎn)業(yè)的客戶已包含臺(tái)積電、聯(lián)電、格羅方德、意法半導(dǎo)體、Towerjazz 等國際芯片 廠商，以及中芯國際、華虹宏力、華力微電子、長江存儲(chǔ)、武漢新芯、長鑫存儲(chǔ)、華潤微等國內(nèi)所有主要芯片制造企業(yè)。

據(jù)上海新昇董事長李煒去年9月透露，當(dāng)時(shí)上海新昇的大硅片在中芯國際、華虹、長江存儲(chǔ)等客戶每家的月出貨都是在萬片以上。

除了滬硅產(chǎn)業(yè)之外，國內(nèi)的中環(huán)股份和立昂微等，也都在大力發(fā)展12英寸半導(dǎo)體硅片。

數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，中環(huán)股份12英寸半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能為17萬片/月，至2022年底預(yù)計(jì)產(chǎn)能約30-35萬片/月。

截至目前，立昂微子公司金瑞泓微電子(衢州)有限公司已建成15萬片/月的12英寸硅片產(chǎn)能，該部分產(chǎn)能為從單晶拉制環(huán)節(jié)至硅拋光片環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)線，其中10萬片/月在拋光片的基礎(chǔ)上可加工為硅外延片。另外，立昂為還在今年3月份還收購了嘉興國晶半導(dǎo)體(已更名為金瑞泓微電子(嘉興)有限公司)，嘉興公司規(guī)劃產(chǎn)能仍在按計(jì)劃推進(jìn)中，預(yù)計(jì)將于2023年底形成第一期15萬片/月的產(chǎn)能，該部分產(chǎn)能為從單晶拉制環(huán)節(jié)至硅拋光片環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)線。

但是，不論是技術(shù)實(shí)力上、還是在產(chǎn)能上，目前滬硅產(chǎn)業(yè)仍是國內(nèi)12英寸半導(dǎo)體硅片的龍頭。

總結(jié)來說，目前在14nm以上邏輯器件及19nm以上存儲(chǔ)器件所需的300mm半導(dǎo)體硅片，國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了突破，并且產(chǎn)能也正在快速增長，解決了卡脖子問題。不過，在14nm以下的先進(jìn)制程所需的半導(dǎo)體硅片方面，可能仍有待進(jìn)一步突破。特別是在目前國內(nèi)14nm以下先進(jìn)制程制造受到了美國方面的限制，這也在一定程度上抑制了國產(chǎn)半導(dǎo)體硅片在14nm以下先進(jìn)制程上的發(fā)展和應(yīng)用。

編輯：芯智訊-浪客劍